Высокопрочные болты: особенности и область применения

Болты высокой прочности — элементы крепления высокой стойкости. Они имеют отличие в том, что изготовлены из особенной марки металла (низколегированная и легированная сталь) по современной специфической технологии. Используемый материал содержит углерод до 0. 4 процента. Изготавливаются болты с помощью очередной высадки холодной или горячей, а затем последующее накатывание резьбы и термообработки в которой элемент высокой прочности покрывается защитным специфическим слоем до 50 мкм. Также покрытие может и не использоваться. Вся составляющая изделия обязана быть сверхнадежной и устойчивой к высокой нагрузке. Скрепление благодаря болтам высокой прочности считается сдвигоустойчивым.

Эксплуатация болтов данного типа широко используются в соединении детальных элементов в машиностроительной промышленности, в сельском хозяйстве, в формировании железнодорожного крепления. Данный вид крепежного элемента используют там, где традиционный простой способ крепления не способен выдержать большую нагрузку. Их применяют в креплении серьезных конструкций в строительстве, к примеру, возведение моста. Болты высокой прочности обязательные элементы в машиностроительной отрасли и в строительстве.

Высокопрочные болты не нуждаются в рассверливании и чистке отверстия, которому достаточно отверстия на 3 миллиметра большим диаметром. Стыкуемую поверхность можно очистить тремя вариантами: огнем, струей песка, очистка с помощью стальной щетки. Очищенная поверхность может быть причиной образования ржавчины. По этой причине важным условием является сборка разнообразного соединения на болтах высокой прочности, которые производятся по ГОСТу, при отведении небольшого количества времени во время точной и своевременной обработки поверхностного слоя а также закрепления болта.

Не маловажным фактором является поэтапная установка болтов максимального класса прочности. Начинают их устанавливать со средины стыка, плавно переходя к окраинам. Благодаря пробке, зафиксированной в отверстии перед фиксацией болта, появляется возможность контроля над списком показателей: геометрическая размерность будущей конструкции, точность ее собирания. Перед тем, как установить метиз высокой прочности ГОСТ 22356-77, необходимо очистить его и прокрутить гайку, а точнее по резьбе болта.

Строго запрещается смазывание нарезки изделия. Смазочная смесь может попасть в сдвиговую полость. Разрешается добавить минимум смазочной жидкости на гаечную резьбу перед тем, как ее навинчивать именно на болт. Применение пневматических гайковертов ускоряет и облегчает установку и затяжку прочного болта. При использовании динамометрического ключа можно контролировать установку болта высокой прочности.

Устанавливая болт высокого класса прочности — фиксируется и прослеживается его натяжка. Оценивается натяжение болтов высокой прочности двумя вариантами:

1. Первый вариант состоит в нанесении отметки на одну из границ гайки и ее отвинчивание на одну шестую оборотов. Впоследствии гайку закручивают с помощью динамометрического ключа, и если вдруг, он покажет момент расчета при предыдущем положении, значит, затяжка болта была сделана правильно.

2. Второй вариант состоит в том, чтобы надеть гайку на ключ и закрутить ее. Болт высокой прочности имеет затяжку до величин не меньше расчетных тогда, когда индикатор показывает соответствующие расчеты до поворота гайки. После проверки головки на болтах необходимо окрасить.

Что такое высокопрочный болт

Данный вид крепления имеет несколько классификаций, но наиболее значимой характеристикой является повышенная стойкость перед большими нагрузками. Благодаря этому соединяемые болтовым крепежом конструкции становятся высокопрочными и долговечными. Высокопрочные болты, гайки и шайбы широко используются для металлических конструкций, при выполнении строительных работ и в тяжелой промышленности, машиностроении.

Болт представляет собой стержень из металлического сплава, с нанесенной на него наружной резьбой и головкой, обычно в виде шестигранника, под гаечный ключ. Закрепление производят путем накручивания гайки нужного размера Для равномерного распределения нагрузки используют шайбы.

Производство высокопрочного крепежа

Технологический процесс изготовления крепежных деталей, характеризующихся высокой прочностью, включает следующие этапы:

1. Подготовка металлического сплава к высадке.
2. Этап высадки изделий. Допускается выполнение данной операции двумя методами – как горячей, так и холодной высадкой. Цель проведения – уменьшение длины заготовки с одновременным увеличением ее толщины.
3. Накатка резьбы.
4. Термообработка. Это – обязательный этап для высокопрочного крепежа. Основными видами термической обработки являются: поверхностная либо объемная закалка, отжиг (бывает первого и второго рода), отпуск. Выбирает тип термообработки предприятие-производитель.
5. Антикоррозионная защита. Следует знать, что для высокопрочного крепежа неприменимы неорганические покрытия, выполненные хроматированием и фосфатированием.
6. Приемка готовой продукции.
7. Упаковка.

Область применения

Болтовые соединения высокой прочности предназначены для монтажа сложных строительных конструкций, которые будут подвергаться:

• высоким температурным перепадам;
• осадкам;
• сильным и частым ветрам;
• контакту с химическими веществами.

Так как размеры крепежа, предусмотренные ГОСТом, различаются, области применения метизов обширны:

• станки, оборудование;
• сельхозтехника, машиностроение;
• строительство мостов, зданий;
• судостроение;
• промышленность, производство.

Фрикционное соединение на высокопрочных болтах прекрасно справляется с задачей крепкого и надежного монтажа конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам и вибрациям.

Широкое применение данный крепеж имеет в быту. Он идеален при ремонте квартир, балконов, надежно закрепит любые конструкции на бетонных стенах. Автолюбители не обходятся без таких болтов, ремонтируя свою машину, особенно крепления колес.

Болт ГОСТ 22353-77

Болт высокопрочный ГОСТ 22353-77.

Марка стали — 40Х, 40Х «селект». Класс прочности — 110.

Сфера применения: для сооружения ответственных металлических мостовых, строительных и других конструкций, подвергающихся значительным нагрузкам.

Болты ГОСТ 22353 применяются совместно с высокопрочными гайками и шайбами ГОСТ 22355.

Основные характеристики высокопрочных болтов ГОСТ 22353-77 приведены в таблице:

Примечание: Не рекомендуется использовать размеры высокопрочных болтов, которые заключены в скобки. Знаком «х» обозначены высокопрочные болты, для которых длина резьбы равна длине стержня (т.е. полная резьба).

Форма выпуска: ящики деревянные массой по 50 кг.

Узнать цены на высокопрочные болты и оформить заказ на эту продукцию вы можете у наших специалистов.

Классификация по прочности и маркировке

Данный крепеж изготавливают строго в соответствии с ГОСТом и наносят соответствующую маркировку. Расшифровать ее несложно:

• По классу прочности покрытия верхнего слоя крепежа болтовые метизы занимают лучшие позиции по шкале от 6,8 до 12,9. Маркировка высокопрочных болтов начинается от 8,8. Чтобы она была лучше видна, обозначение высокопрочных болтов ставится на головке крепежного элемента.
• Дополнительные буквы ХЛ на маркировке рядом с классом прочности болтов означают, что крепеж можно использовать в условиях очень низкой температуры до -60°С.
• Маркировка буквой У ограничивает низкий температурный режим – не ниже — 40°С.
• Английская S информирует об увеличенных размерах головки болта.

Благодаря маркировке на головке метиза можно быстро выбрать нужный крепеж.

Классы прочности

Классы прочности для различных по строению, и, соответственно, по функционалу крепежных деталей разнятся.

Крепежи со стержнем – шпильки резьбовые, винты и различные болты. Прочностные характеристики таких элементов, выполненных из стали:

• углеродистой, должны соответствовать требованиям одного из следующих 11 классов: 12.9; 10.9; 9.8; 8.8; 6.8; 6.6;5.8; 5.6; 4.8; 4.6 и 3.6. В категорию высокопрочных принято относить стержневой крепеж классов 12.9, 10.9, 9.8 и 8.8;

• нержавеющей, должны удовлетворять нормам одного из трех классов, обозначаемых двумя цифрами – 80, 70 и 50. Высокопрочный нержавеющий крепеж обозначается числом «80», перед которым через дефис указывается марка аустенитной стали, например, А4-80.

Крепежи с внутренней резьбой – гайки. Требования к их прочности зависят от соотношения высоты такого изделия (обозначим буквой «В») к диаметру (литера «Д»).

• На гайки с В/Д≈0,8, В/Д≈1,2 и В/Д≈1,5 распространяются условия классов семи классов: 12; 10; 9; 8: 6; 5; 4. Высокопрочными считаются гайки классов 12; 10; 9 и 8;
• В отношении прочностных характеристик низких гаек с В/Д<0,8 действуют нормы двух классов – 04 и 05. Основное предназначение этих изделий предотвращение ослабления резьбового соединения, и силовую нагрузку они не несут. Поэтому к типу высокопрочного крепежа гайки низкие не относятся.

Стали для изготовления болтов

Для изготовления высокопрочных крепежей используют легированную углеродистую сталь повышенной прочности и стойкости. Специальные технологии изготовления включают в себя горячую или холодную высадку заготовок, значительно повышают уровень прочности. Обязательная термообработка в электропечах наделяет изделие антикоррозийными свойствами, многократно повышает прочность, продлевает срок эксплуатации.

Материал изготовления высокопрочного крепежа

Для обеспечения крепежных деталей высокой прочностью при их производстве применяются сталь только определенных марок. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

Высокопрочные болты

При выборе сырья для изготовления таких крепежных деталей производители учитывают, прежде всего, требования потребителей к прочностным характеристикам конечной продукции.

Класс прочности12.9. В данном случае обычно используется сталь следующих марок:

• хромоникельмолибденовая высококачественная легированная конструкционная Ст.40ХНMA;
• хромокремнемарганцовая легированная конструкционная Ст.35ХГCA;

• среднелегированная конструкционная высококачественная Ст.30XГСА.

Класс прочности 10.9. Подходят нижеперечисленные стали:

• Ст.35ХГCA и Ст.30ХГCA;
• легированная конструкционная Ст.40X и Ст.40X Селект;
• нагартованная углеродистая конструкционная Ст.40М2;
• качественная углеродистая конструкционная Ст.45Г и Ст.45;
• высококачественная легированная конструкционная Ст.38XА;
• низколегированная конструкционная Ст.35X.

Класс прочности 9.8. Применяются в данном случае такие стали:

• бормарганецсодержащая легированная Ст.20Г2Р;
• Ст.35ХГCA и Ст.30ХГCA;
• Ст.40X и Ст.38XА;
• Ст.45 и Ст.35X;
• конструкционная качественная углеродистая Ст.35.

Класс прочности 8.8. Используются следующие марки стали: Ст.20Г2P, Ст.40X, Ст.38XА, Ст.35X, Ст.35 Ст.45.

Высокопрочные гайки

Для изготовления высокопрочных гаек применяется сталь, практически, всех вышеперечисленных марок.

• Класс прочности 12. Подходят стали Ст.40ХНMA и Ст.30XГСА.
• Класс прочности 10. Используются сплавы марок Ст.40ХНMA, Ст.30XГСА, Ст.40X, Ст.45, Ст.38XА и Ст.35X.

• Класс прочности 9. Применяется сталь таких марок: Ст.40X, Ст.45, Ст.38XА и Ст.35X.
• Класс прочности 8. Производство гаек с прочностными характеристиками, соответствующим нормам этого класса, осуществляется на основе сталей Ст.40X, Ст.20Г2P, Ст.45 и Ст.35.

Размеры

Размеры высокопрочных болтовых соединений точно соответствуют стандартам ГОСТ 52644:

1. Диаметр метизов по возрастанию: от болта М10 (меньшего) до М48 (большего).
2. Длина от 40 до 300 мм.
3. Вес 1000 штук зависит от диаметра и длины. Его можно определить по соответствующим таблицам по ГОСТ. Масса крепежа М16, к примеру, будет составлять 115-515 кг, М20 – 200-800 кг, а М48 – уже от 2500 до 5000 кг.
4. Толщина дополнительного покрытия тоже регулируется ГОСТом, в зависимости от диаметра метизов. Так болты высокопрочные М24 имеют покрытие толщиной 40 мкм, а М16 – 25 мкм.

Материалы

Условно все стали, которые используют для получения резьбовых деталей повышенной прочности, можно разделить на несколько групп:

Отдельно назначают покрытие наружных поверхностей защитными слоями при помощи гальваники и термодиффузионных процессов. Сюда относят:

• цинкование;
• никелирование;
• кадмирование (особенно актуально для морских сооружений и судостроения).

Так высокопрочный крепеж, предназначенный для сборки алюминиевых конструкций, должен быть исключительно оцинкованным или кадмированным. В противном случае длительный силовой контакт между алюминием и сталью приведет к развитию электрохимической коррозии.

Технология крепления высокопрочных болтов

Одной из важных составляющих в технологии крепления является четкое фиксирование временного отрезка после подготовки и смазки резьбы до непосредственного использования крепежа. Этот срок не должен превышать 10 суток, что должно указываться в специальном журнале постановки высокопрочных болтов после их доставки от производителя. Если подготовка производилась самостоятельно, то данные также фиксируют, заполняя журнал. Пример порядка крепления болтового соединения:

1. Подготавливают всю конструкцию для стыковки и монтажа.
2. Подготавливают по стандартам необходимый крепеж.
3. Проводят установку и монтаж конструкции.
4. Затягивают болты.
5. Производят герметизацию стыков всего крепежа.
6. Осуществляют контроль качества сборки объекта.

Подготовка высокопрочных болтов гаек и шайб

Перед началом установки в конструкцию высокопрочные болты, гайки и шайбы подлежат подготовке. В нее входит:

1. Технологическая очистка от консервирующих заводских смазок, а также от пыли и грязи. Ее совершают в разогретом щелочном растворе при температуре 80-100°С, куда входят вода, моющие средства, кальцинированная и каустическая сода, жидкое стекло и тринатрий фосфат. Соотношение соблюдают строго по ГОСТу. Крепеж в спецтаре опускают на 20 минут в раствор, после чего 3-5 раз промывают в моющем растворе.
2. Сушку проводят в горячем виде в течение нескольких минут, с обдуванием сжатым воздухом.
3. Выполняют прогонку на токарном станке или гайковертами, проверку и смазывание резьбы.
4. Обязательную смазку резьбы крепежа проводят путем погружения его в раствор из спецбензина ГОСТ 2084 и минмасла ГОСТ 0799 в соотношении 9 к 1.
5. Комплектацию и хранение очищенных метизов осуществляют в закрытой таре. При комплектации на каждый болт надевается гайка и две шайбы.
6. Проводят контроль качества.

Подготовка к использованию

На практике на строительном объекте никто не подготавливает высокопрочные болты к применению. Крепежи чаще всего завозят в заводской смазке и тут же начинают использовать, совершая тем самым ошибку. У опытных специалистов есть несколько хитрых приёмов, как подготовить болты высокой прочти к эксплуатации:

Прежде, чем использовать метизы, их надо прокипятить. В воду следует добавить стиральный порошок или моющее средство. Это действие способствует избавлению от смазки, окалины и грязи.

Затем нужно тщательно осмотреть крепёжные элементы и убрать все изделия с трещинами и дефектами.

Перед тем, как пустить болты в дело, следует промазать их резьбу маслом. В некоторых случаях советуют прокипяченные метизы опустить в бензино-масляный раствор.

Крепёж высокой прочности монтируется при помощи двух шайб. Одну устанавливают со стороны болта, а другую – со стороны гайки.

Правила затягивания БВП

Натяжение высокопрочных болтов производится в два этапа:

1. Совмещают отверстия деталей под высокопрочные болты и фиксируют положение частей конструкции с помощью монтажных пробок.
2. На первом этапе вставляют болтовой крепеж, вынимают пробки. Далее с помощью гайковертов, болтовой крепеж затягивают только до 50-90%. В начале натяжения головку крепежа необходимо придерживать от прокручивания. В случае невозможности устранить прокручивание элемент заменяют.
3. На втором этапе закрепление производится полностью, с помощью динамометрических ключей. Натяжение болтов проводят после контроля соответствия геометрии всей конструкции относительно стандартов и правил, проверки плотности стяжки конструкции.

Отличные технические характеристики соединений, выполненных с помощью высокопрочных болтов, обеспечивают прочность всей конструкции. При условии соблюдения всех инструкций, конструкция будет служить многие десятилетия.

Удалось ли Вам решить свою проблему по рекомендациям из статьи?

Да!

46.45%

Нет. Требуются дополнительные ответы. Сейчас спрошу в комментариях.

38.48%

Частично. Еще остались вопросы. Сейчас отпишусь в комментариях.

15.07%

Проголосовало: 803

Применение

Активное развитие вопроса высокопрочного крепежа пришлось на середину XX века. Именно в этот период инженеры ФРГ, Великобритании и США стали массово использовать болтовые соединения взамен заклепочных при сборке металлоконструкций.

Переход на высокопрочные болты в промышленном и гражданском строительстве после 60х годов стал уже массовым. С помощью такого решения возводили мосты, защитные и опорные сооружения, укрепления горных разработок, высотные и заводские здания, в том числе — комплекс атомного центра в Огайо.

Стяжку на болтах применяют для изделий, испытывающих постоянные динамические и сдвиговые нагрузки. Из наиболее показательных частных случаев — железнодорожные мосты и тяжелое крановое оборудование.

В конструкцию опоры портального крана грузоподъемностью 30 тонн входит свыше 6 000 высокопрочных болтов.

Основные преимущества перед заклепками:

• выше нагрузочная способность — 22 закаленных болта М22 из легированной стали успешно заменили 32 заклепки диаметром 23 мм из стали Ст2;
• после затяжки отсутствуют щели между стыками стянутых поверхностей;
• суммарное снижение веса конструкции (вплоть до 25%);
• процесс сборки быстрее в 2..3 раза;
• нет необходимости в дополнительном оборудовании для нагрева соединений (при горячей клепке);
• для монтажа не нужны высококвалифицированные рабочие;
• переход на разъемные соединения упростил изготовление, сборку, обслуживание и ремонт конструкций в целом.

Существенным недостатком болтов оставались лишь жесткие требования к качеству продукции: в случае, если термическая обработка изделий была некачественной или нужный уровень прочности не был достигнут, при затяжке наблюдали мгновенный срез резьбы и возникновение трещин.

На надежность соединения болтами оказывают непосредственное влияние силы трения, возникающие в зоне соприкосновения головки болта или торца гайки с шайбой или поверхностью металлоконструкции. Чтобы искусственно повысить коэффициент трения контакта, строители-монтажники используют пескоструйную и огневую зачистку.

Следует отметить, что при правильном выборе величины затяжки болты демонстрируют увеличенную стойкость против вибрационных нагрузок по сравнению с классическими заклёпками — в 1,8..2 раза. В этом случае определяющую роль играют как раз таки силы трения.

Предварительное натяжение болтов может изменяться, если конструкция испытывает значительный перепад температур. Так для стальных узлов работа в диапазоне от −40 до +40°С может повлечь за собой уменьшение затяжки на 4%, а для алюминиевых — вплоть до 14%.

Кроме строительной сферы преимущества высокопрочного крепежа нашли применение при сборке тяжелонагруженного ответственного оборудования атомных электростанций. Там предпочтение отдают в большей мере шпилечным соединениям. Они лучше проявляют себя при работе на фланцах под влиянием повышенных температур.